Уровень техники
Представленное изобретение, в целом, относится к аккумуляторам и их использованию и в некоторых вариантах осуществления - к аккумуляторным модулям, обладающим уникальными функциями, полезными для осуществления, например, многочисленными удаленными пользователями, расположенными в различных местах, дистанционного контроля, подачи команд и управления аккумуляторными модулями.
В последние несколько десятилетий технологии в областях материалов и химии аккумуляторов значительно продвинулись. Использование аккумуляторов вместо сетей переменного тока для электропитания транспорта и бытовых устройств постоянно растет. Многие из этих использований, однако, предъявляют высокие требования к физическим и рабочим характеристикам аккумуляторов. Это может быть особенно справедливо в регионах, где сетевое электропитание традиционно недоступно.
Аккумуляторы в целом и, более конкретно, литий-ионные аккумуляторы, имеют ряд сложных проблем. Например, когда они часто подвергаются изменениям рабочей температуры на складах электрического оборудования, это может уменьшать срок службы аккумуляторов и ухудшать их рабочие характеристики. Литий-ионные и другие аккумуляторы могут в ускоренном темпе терять емкость при хранении или эксплуатации в средах с повышенной температурой. Ситуацию усложняет тот факт, что некоторые литий-ионные аккумуляторы имеют тенденцию повышать свою температуру во время работы за счет джоулева нагревания, возникающего внутри аккумуляторов, По мере того, как температура некоторых литий-ионных аккумуляторов увеличивается до уровня разрушения, элементы внутри аккумуляторов могут становиться нестабильными и начинать внутренне разряжаться через их отрицательные и положительные выводы. Этот разряд может вызывать джоулево нагревание и дополнительно нагревать аккумулятор. В свою очередь, увеличение температуры вызывает дополнительную нестабильность, разряд и (потенциально) выход аккумулятора из строя.
Другая проблема у многих конструкций современных аккумуляторов связана с тем фактом, что конструкции аккумуляторных элементов физически уязвимы. Иллюстративно, химия литий-ионного аккумулятора часто представляется в формате "мягкого пакета" или "пакетного элемента", в котором внутренние компоненты и химия объединяются внутри мягкого полимерного пакета. Если этот пакет повреждается, могут возникать утечки, потенциально способные образовывать электрические "короткозамкнутые" цепи, способные привести к выходу аккумулятора из строя. Подобные проблемы могут испытывать и другие механически уязвимые конструкции аккумуляторных элементов.
Реализация и широко распространенное применение аккумуляторного электропитания в человеческом сообществе развивались медленно, что, возможно, по меньшей мере, частично было связано с проблемами капитальных затрат, технологическими трудностями и восприятием пользователей в отношении системной надежности и гибкости применения.
В свете ситуации в этой области, существует необходимость в улучшенных и/или альтернативных аккумуляторных модулей, позволяющих осуществлять дистанционный контроль, подачу команд и управление, а также систем, реализующих использование таких аккумуляторных модулей. В некоторых из вариантов представленное раскрытие адресовано к этим нуждам.
Сущность раскрытия
В одном из вариантов обеспечивается аккумуляторный модуль для дистанционной подачи команд. Аккумуляторный модуль содержит корпус аккумулятора и множество аккумуляторных элементов, помещенных в корпус аккумулятора и электрически соединенных друг с другом. Аккумуляторный модуль также содержит отрицательный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, и положительный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами. Аккумуляторные элементы обеспечивают потенциал напряжения между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом. Аккумуляторный модуль также содержит электронную схему, помещенную внутри корпуса аккумулятора и выполненную с возможностью включения электромагнитной сигнализации в направлении от аккумуляторного модуля и к нему, и механизм отключения, чувствительный к электромагнитной сигнализации, поступающей на аккумуляторный модуль, и выполненный с возможностью отключения использования потенциала напряжения в некоторых формах, причем механизм отключения разрывает электрические цепи между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом. В других формах механизм отключения выполнен с возможностью защиты по меньшей мере положительного электрического вывода или отрицательного электрического вывода от электрического контакта с внешними устройствами.
В другом варианте обеспечивается аккумуляторный модуль для дистанционной подачи команд. Аккумуляторный модуль содержит корпус аккумулятора и множество аккумуляторных элементов, помещенных внутри корпуса аккумулятора и электрически соединенных друг с другом. Аккумуляторный модуль также содержит отрицательный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, и положительный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами. Аккумуляторные элементы обеспечивают потенциал напряжения между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом. Аккумуляторный модуль также содержит электронную схему, расположенную в корпусе аккумулятора и выполненную с возможностью включения электромагнитной сигнализации в направлении к аккумуляторному модулю и от него. Электронная схема также выполнена с возможностью формирования значения, представляющего суммарную мощность, отбираемую от аккумуляторных элементов в течение некоторого периода времени, и передачи этого значения от аккумуляторного модуля в удаленное место с помощью электромагнитной сигнализации. Аккумуляторный модуль может также содержать механизм отключения, реагирующий на электромагнитную сигнализацию в направлении к аккумуляторному модулю и выполненный с возможностью отключения использования потенциала напряжения между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом. Аккумуляторный модуль может также содержать множество визуальных индикаторов, например, лампочек, смонтированных на корпусе аккумулятора, чтобы сигнализировать пользователю о состоянии аккумуляторного модуля.
В другом варианте обеспечивается система организации и управления одним или более аккумуляторными модулями. Система содержит один или более аккумуляторных модулей, содержащих корпус аккумулятора, множество аккумуляторных элементов, помещенных внутри корпуса аккумулятора и электрически соединенных друг с другом. Аккумуляторный модуль(-и) также содержит положительный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, и отрицательный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами. Аккумуляторные элементы обеспечивают потенциал напряжения между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом. Аккумуляторный модуль также содержит электронную схему, расположенную внутри корпуса аккумулятора и выполненную с возможностью включения электромагнитной сигнализации в направлении к аккумуляторному модулю и от него. Система дополнительно содержит удаленный контроллер, средствами связи связанный с одним или более аккумуляторными модулями, причем контроллер выполнен с возможностью приема электромагнитной сигнализации от аккумуляторного модуля и передачи электромагнитной сигнализации аккумуляторному модулю.
В описанных здесь вариантах, содержащих или использующих аккумуляторный модуль(-и), аккумуляторный модуль(-и) может содержать полимерный корпус с множеством отверстий в его стенке. Внутри полимерного корпуса помещен материал, амортизирующий удары, а также внутри полимерного корпуса, по меньшей мере, частично находится монолитный, теплопроводящий, армированный разделитель. Монолитный, теплопроводящий армированный разделитель располагается так, чтобы конструктивно укреплять полимерный корпус, а амортизирующий материал, помещенный между армированным разделителем и полимерным корпусом, выполнен с возможностью демпфирования и передачи усилий между полимерным корпусом и армирующим разделителем. Монолитный, теплопроводящий армированный разделитель содержит множество разделительных перегородок, определяющих множество полостей между ними, причем полости располагаются внутри полимерного корпуса. Монолитный, теплопроводящий армированный разделитель также определяет множество теплопроводящих выступов, расположенных, чередуясь с соответствующими отверстиями в полимерном корпусе, и обеспечивающих теплопроводящие элементы, выступающие наружу из полимерного корпуса. Пакетные элементы литий-ионного аккумулятора располагаются внутри полимерного корпуса, причем пакетные элементы литий-ионного аккумулятора располагаются, по меньшей мере, частично, в соответствующих полостях разделителя. Панель электронного управления располагается внутри полимерного корпуса и электрически последовательно связывает пакетные элементы литий-ионного аккумулятора, чтобы обеспечить последовательность пакетных элементов аккумулятора или модуль. Отрицательные и положительные электрические выводы электрически соединяются с последовательностью пакетных элементов аккумулятора на соответствующих его концах. В предпочтительных формах армированный разделитель изготовлен из штампованного алюминия, который потенциально может модифицироваться после штампования, например, посредством механической обработки, чтобы получить дополнительные признаки. Армированный разделитель может также определять по меньшей мере одну внешнюю армированную поддерживающую конструкцию, содержащую множество вытянутых опорных стенок, проходящих в первом направлении, и множество поперечных опорных стенок, проходящих во втором направлении, поперечном к упомянутому первому направлению, и соединяющих вытянутые опорные стенки. Корпус аккумулятора может содержать по меньшей мере первую и вторую части корпуса, герметично соединяющиеся друг с другом, чтобы образовать кожух, например, посредством сцепляющихся периферийных ободков или выступов, обеспечиваемых на каждой части.
Здесь, в других вариантах системный или используемый в системах аккумуляторный модуль(-и) может содержать корпус аккумулятора и монолитный элемент разделителя, по меньшей мере, частично расположенного внутри корпуса аккумулятора. Монолитный элемент разделителя содержит множество элементов разделительных перегородок, определяющих множество полостей между ними. Множество аккумуляторных элементов располагаются внутри корпуса и содержат аккумуляторные элементы, помещенные, по меньшей мере, частично в соответствующих местах расположения полостей разделителя и электрически соединенные так, чтобы обеспечивать последовательное соединение аккумуляторных элементов. Отрицательный электрический вывод электрически соединяется с первым концом последовательности аккумуляторных элементов, а положительный электрический вывод электрически соединяется со вторым концом последовательности аккумуляторных элементов. В некоторых вариантах осуществления элемент разделителя выполняется из штампованного алюминия и/или определяет по меньшей мере одну усиленную снаружи опорную конструкцию, содержащую множество удлиненных опорных стенок, проходящих в первом направлении, и множество поперечных опорных стенок, проходящих во втором направлении, поперечном первому направлению и соединяющих удлиненные опорные стенки. Дополнительно или альтернативно аккумуляторный модуль может содержать амортизирующий материал, помещенный между элементом разделителя и корпусом аккумулятора. Монолитный элемент разделителя может помещаться в корпусе аккумулятора только частично и может определять один или более теплопроводящих элементов, желательно, множество теплопроводящих элементов, подвергаемых внешнему воздействию со стороны корпуса аккумулятора. Проводящие элементы могут находиться в состоянии теплопередачи с перегородками, а перегородки могут находиться в состоянии теплопередачи с аккумуляторными элементами.
Здесь, в других вариантах используемый аккумуляторный модуль(-и) может содержать корпус аккумулятора и элемент разделителя, по меньшей мере, частично помещенный внутри корпуса аккумулятора. Элемент разделителя содержит множество элементов перегородок, определяющих множество полостей между ними. Множество аккумуляторных элементов помещается внутри полимерного корпуса и содержит аккумуляторные элементы, помещенные, по меньшей мере, частично в соответствующие упомянутые полости и электрически подключенные к последовательно соединенным аккумуляторным элементам. Отрицательный электрический вывод электрически связывается с первым концом последовательно соединенных аккумуляторных элементов. Положительный электрический вывод, электрически связывается со вторым концом последовательно соединенных аккумуляторных элементов.
Предпочтительные разновидности вариантов осуществления, раскрытых выше в этом разделе "Сущность раскрытия", содержат эти, обладающие уникальностью, конструктивные и/или функциональные признаки, описанные ниже для вариантов осуществления в разделе "Подробное описание".
Дополнительные варианты осуществления, так же как преимущества функций аспектов изобретения, будут очевидны для специалистов в данной области техники после прочтения приведенного здесь описания.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1А - схема аккумуляторного модуля, пригодного для дистанционного контроля, подачи команд и системы управления, связанной с аккумуляторным модулем.
Фиг. 1B - блок-схема последовательности выполнения операций некоторыми вариантами осуществления, реализующими дистанционный контроль, подачу команд и управление для одного или более аккумуляторных модулей.
Фиг. 1C - вид в перспективе одного из вариантов осуществления аккумуляторного модуля, показывающий признаки, которые могут содержаться здесь в аккумуляторных модулях, позволяющих дистанционное управление, и в системах, связанных с ними.
Фиг. 2 - вид сверху аккумуляторного модуля, показанного на фиг. 1C.
Фиг. 3 - вид снизу аккумуляторного модуля, показанного на фиг. 1C.
Фиг. 4 - вид в частичном разрезе аккумуляторного модуля, показанного на фиг. 1С, демонстрирующий его внутренние компоненты.
Фиг. 4A - увеличенное изображение с вырезом участка периферийного фланца корпуса аккумулятора, показанного на левой стороне на фиг. 4.
Фиг. 5 - вид спереди армированного разделителя аккумуляторного модуля, показанного на фиг. 1C-4.
Фиг. 6 - вид сверху армированного разделителя, показанного на фиг. 5.
Фиг. 7 - вид снизу армированного разделителя, показанного на фиг. 5.
Фиг. 8 - вид внутри объема корпуса аккумулятора для аккумуляторного модуля, показанного на фиг. 1C-4.
Фиг. 9 - вид сверху внутренней части элемента крышки корпуса аккумулятора для аккумуляторного модуля, показанного на фиг. 1С-4.
Осуществление изобретения
Для целей улучшения понимания принципов изобретения ссылка теперь будет делаться на его определенные варианты осуществления и для их описания будут использоваться конкретные выражения. Тем не менее, следует понимать, что никакое ограничение объема изобретения из-за этого не подразумевается и изменения и модификации вариантов осуществления, на которые делаются ссылки, и дополнительные применения принципов изобретения, как показано здесь, рассматриваются как обычно осуществляемые специалистами в области, к которой относится изобретение. В приведенных ниже обсуждениях раскрывается множество признаков аккумуляторного модуля(-ей) и/или системы для подачи команд и управления аккумуляторным модулем(-ями). Следует понимать, что любые, некоторые или все такие раскрытые признаки могут объединяться с обобщенным вариантом осуществления, обсуждаемым в приведенном выше разделе "Сущность изобретения", или излагаются ниже в разделе "Формула изобретения", чтобы прийти к дополнительным раскрытым здесь вариантам осуществления. Признаки, раскрытые здесь, должны пониматься как пригодные для объединения друг с другом, если не заявляется иное или если из контекста явно не следует, что они непригодны к объединению.
Как раскрыто выше, в некоторых вариантах представленное раскрытие относится к аккумуляторным модулям, которые включаются для дистанционного контроля, подачи команд и управления, и к системам, которые содержат такие аккумуляторные модули. На фиг. 1A показан вариант осуществления аккумуляторного модуля, используемого для дистанционного контроля, подачи команд и управления, и система 200 управления, связанная с аккумуляторным модулем. Система 200 содержит аккумуляторный модуль 202. Аккумуляторный модуль 202, как вариант, может дополнительно иметь признаки, описываемые здесь для аккумуляторных модулей в связи с приведенными здесь фиг. 1C-9. Таким образом, аккумуляторный модуль 202 может иметь корпус 204 аккумулятора, в котором размещается множество аккумуляторных элементов 206. Аккумуляторный модуль 202 может также иметь признаки 208 термоуправления, например, теплопроводящие элементы с участками, выступающими за пределы корпуса 204, как раскрыто здесь. Также могут использоваться другие признаки термоуправления, например, те, которые содержат циркуляцию жидкости или других текучих хладагентов внутри корпуса 204 аккумулятора, например, чтобы отводить тепло, выделяемое аккумуляторными элементами. Аккумуляторный модуль 202 содержит положительный вывод 210 и отрицательный вывод 212. Аккумуляторный модуль 202 также содержит электронную схему, которая принимает участие и позволяет осуществлять описанные здесь процессы связи и контроля, подачи команд и управления. Таким образом, аккумуляторный модуль 202 может содержать электронный гироскоп 214 или множество таких гироскопов, которые могут обнаруживать и давать индикацию ориентации аккумуляторного модуля 202, например, относительно силы тяжести. Аккумуляторный модуль 202 может также содержать гравитационный акселерометр 216 или множество таких акселерометров, которые могут обнаруживать и давать индикацию ускорений, испытываемых аккумуляторным модулем 202. Аккумуляторный модуль 202 может также содержать панель 218 управления, которая, как обсуждается здесь в другом месте, может быть электрически соединена с аккумуляторными элементами 206 аккумуляторного модуля 202 и может функционировать как для обнаружения состояний, так и для управления использованием таких аккумуляторных элементов 206. Аккумуляторный модуль 202 также содержит антенну 220 или множество антенн спутниковой и/или сотовой связи, позволяющих осуществлять связь посредством спутниковой, сотовой или других систем связи на основе электромагнитных сигналов. Антенна или антенны предпочтительно располагаются внутри корпуса 204 аккумулятора. В сочетании с этим, аккумуляторный модуль 202 может содержать спутниковый и/или сотовый модем и/или модем GPS и плату 222 интерфейса VMS. Эта плата 222 интерфейса средствами связи может быть связана с другой электронной схемой аккумуляторного модуля 202, например, с панелью 218 управления, акселерометром 216 и гироскопом 214. Таким образом, эти электронные схемы могут обеспечивать двухстороннюю линию передачи данных, с помощью которой эта электронная схема может обеспечивать связь и дистанционно управляться системами связи, основанными на электромагнитных сигналах. Аккумуляторный модуль 202 может также содержать видимый снаружи дисплей 224, например, как описано здесь в другом месте. Аккумуляторный модуль 202 может также содержать связной соединитель 226, через который может осуществляться проводная связь с аккумуляторным модулем 202 и, в частности, с его электронными элементами обнаружения, управления и сигнализации. Аккумуляторный модуль 202 также содержать переключатель 228 "включения/выключения", с помощью которого дистанционная сигнализация в направлении аккумуляторного модуля 202 может использоваться для отключения аккумуляторного модуля 202 и прекращения подачи электропитания от аккумуляторного модуля 202. Переключатель 228 может быть специальным элементом схемы, таким как реле и т.п., или может быть переключателем на основе программного обеспечения, который может, например, управляться печатной платой 218. Дополнительно, могут использоваться и другие средства отключения аккумуляторного модуля 202. Например, аккумуляторный модуль 202 может содержать компоненты, которые могут активироваться для предотвращения доступа к положительному выводу 210 и/или к отрицательному выводу 212, чтобы прекратить отбор пользователем электропитания от аккумулятора. Например, вывод или выводы могут убираться обратно в корпус аккумулятора, например, с помощью двигателя, смонтированного внутри или на корпусе аккумулятора 204, чтобы предотвратить доступ к одному или к обоим выводам, и/или аккумуляторный модуль 202 может содержать компонент кожуха, например, приводимый в движение двигателем, который может активироваться для закрывания одного или обоих положительного вывода 210 или отрицательного вывода 212, чтобы предотвратить отбор пользователем мощности от аккумуляторного модуля 202. Рассматриваются эти и другие способы предотвращения использования аккумуляторного модуля 202. Система 200 также содержит линии связи на основе электромагнитных сигналов (например, сотовые или спутниковые) через спутники 230 и/или вышки 232 сотовой связи, например, действующие через Интернет 234, к удаленному центру сбора информации и управления. Центр 236 может содержать один или более компьютеров или других контроллеров 238 (например, компьютеров или других микропроцессоров), наряду с одним или более устройствами 240 ввода пользователя (например, клавиатуры) для контроллеров 238.
В некоторых вариантах осуществления, в дополнение или как альтернатива внешнему дисплею 224, аккумуляторный модуль 202 может содержать один или более индикаторов, например, лампочек, чтобы подавать сигнализацию пользователю аккумуляторного модуля. Индикатор(-ы) может дистанционно активироваться и/или деактивироваться удаленным центром 236 сбора информации и управления. Например, аккумуляторный модуль может содержать лампочки 242 244 и 246, видимые пользователю из мест, внешних по отношению к аккумуляторному модулю 202. Лампочки 242, 244 и 246 могут быть разного цвета и отличаться от друг друга (например, зеленые, желтые и красные) и/или могут использоваться для работы в постоянно светящемся, мигающем или выключенном состоянии. Эти лампочки могут приводиться в действие аккумуляторным элементом(-ами) аккумуляторного модуля 202. Эти лампочки могут управляться дистанционно из центра 236 управления, чтобы сигнализировать пользователю модуля 202 о состоянии аккумуляторного модуля 202 (например, при предупреждении) и/или в отношении действий, которые должны быть предприняты в отношении аккумуляторного модуля 202 в будущем, в зависимости от дистанционного управления центром 236 управления (который иногда может упоминаться как штаб-квартира или "HQ"). На чертежах лампочки 242, 244 и 246 могут быть зелеными, желтыми и красными, соответственно. При этом может применяться следующий набор состояний индикаторов:
Эти и другие стратегии использования одной или более лампочек, установленных на аккумуляторном модуле 202 и/или внутри него для сигнализации пользователю, могут использоваться в этих системах, например, чтобы сигнализировать пользователю в отношении сообщения или предупреждения об аккумуляторном модуле и/или связанного с пользователем отчета, как обсуждается здесь в другом месте.
Система 200 может также содержать электрический зарядный источник 250 (например, источник с питанием от солнечных батарей, приводимый в действие ветром, или питающийся от электрической сети), связанный или способный связываться с аккумуляторным модулем 202, чтобы электрически заряжать аккумуляторный модуль 202. Зарядный источник 250 может быть связан или быть способен связываться с аккумуляторным модулем 202 через инвертор или другой соответствующий электрический компонент 252. Компонент 252 может также позволять дистанционное управление от центра 236 управления посредством электромагнитной сигнализации, например, используя его собственную спутниковую и/или сотовую антенну 254. В одном из способов компонент 252 может содержать переключатель, реле или другой компонент (например, специализированный компонент или компонент, реализуемый через программное обеспечение), посредством которого дистанционная сигнализация от центра 236 может включать и/или выключать заряд аккумуляторного модуля 202 от зарядного источника 250. Это может осуществляться, например, центром 236 управления в ответ на состояние аккумуляторного модуля 202 и/или в ответ на отчет пользователя, связанный с аккумуляторным модулем 202. Электрическое соединение аккумуляторного модуля 202 с зарядным источником 250 может осуществляться через зарядные кабели, по отдельности подключаемые к положительным и отрицательным электрическим выводам 210 и 212, и/или через другой специальный зарядный порт, обеспечиваемый на аккумуляторном модуле 202.
Как обсуждалось выше, аккумуляторный модуль(-и) 202 позволяет самодиагностику или обнаружение состояний аккумуляторного модуля и электромагнитную сигнализацию для дистанционных сообщений об этих состояниях центру 236 управления. В этом отношении, обнаружение и сигнализация от аккумуляторного модуля могут в некоторых формах представлять любое, некоторые сочетания или все из следующих:
a. значение напряжения, например, аккумуляторного модуля, аккумуляторного элемента аккумуляторного модуля и/или последовательно соединенных аккумуляторных элементов аккумуляторного модуля;
b. значение температуры, например, аккумуляторного модуля, области аккумуляторного модуля и/или аккумуляторного элемента аккумуляторного модуля;
c. значение емкости, представляющее количество энергии, которое может быть отобрано от аккумуляторного модуля при определенном наборе условий (обычно задается в Ампер-часах);
d. одно или более значений ориентации, представляющих одну или более ориентаций аккумуляторного модуля, например, относительно силы тяжести (например, значения тангажа, рыскания и/или крена по x, y, z);
e. тепловое значение;
f. состояние неправильного использования аккумуляторного модуля, например, сигнализация о повреждении корпуса аккумулятора и/или о незаконном использовании с помощью электроники и/или об ускорении аккумуляторного модуля, например, свыше заданного порога;
g. значение электрического тока, например, представляющее ток, отбираемый от аккумуляторного модуля, последовательности аккумуляторных элементов аккумуляторного модуля и/или от аккумуляторного элемента аккумуляторного модуля;
h. значение использования энергии, например, представляющее величину совокупной энергии, отбираемой от аккумуляторного модуля за указанный период времени (например, выраженной в киловатт-часах (кВт-ч));
i. состояние незаконного использования аккумуляторного модуля, обнаруженное, например, по физическому прорыву или повреждению защитной конструкции, такой как замок на аккумуляторном модуле, и/или связанное с аккумуляторным модулем, и/или обнаруженное по характеру использования аккумуляторного модуля, которое отличается от имевшего место ранее или от ожидаемого характера использования аккумуляторного модуля, и/или обнаруженное по значению местоположения аккумуляторного модуля, которое отличается от имевшего место ранее или от ожидаемого значения местоположения;
j. значение местоположения, представляющее местоположение аккумуляторного модуля, например, как оно обнаруживается, используя глобальную спутниковую систему навигации и определения местоположения (global positioning satellite, GPS);
k. значение или архив тревог, представляющие, например, запись тревог или отказов, имевших место для аккумуляторного модуля;
1. значение соединения/разъединения, например, представляющее обнаружение того, соединен ли аккумуляторный модуль последовательно или параллельно с одним или более другими аккумуляторными модулями;
m. состояние использования на транспорте, представляющее индикацию, что аккумуляторный модуль используется и/или использовался для приведения в действие автомобиля или транспортного средства или другого транспортного средства, что обнаруживается, например, по характеру ускорений аккумуляторного модуля и/или по скорости аккумуляторного модуля и/или изменению местоположения(-ий) аккумуляторного модуля во времени;
n. стационарное состояние использования, обеспечивающее индикацию, что аккумуляторный модуль используется и/или использовался в стационарном положении, которое обнаруживается, например, по отсутствию ускорений аккумуляторного модуля в течение некоторого промежутка времени и/или по отсутствию изменения местоположения аккумулятора во времени;
o. состояние замены и/или утилизации, обнаруживаемое, например, по возрасту аккумуляторного модуля и/или по рабочему состоянию аккумуляторного модуля.
Кроме того, как обсуждалось выше, аккумуляторный модуль(-и) 202 пригоден для дистанционной подачи команд и управления центром 236 управления через электромагнитную сигнализацию, принимаемую аккумуляторным модулем(-ями) 202. В этом отношении, сигнализация в направлении аккумуляторного модуля может в некоторых случаях представлять одно из следующих сочетаний или все эти сочетания:
сигнализация пользователю посредством дисплея 224 модуля 202;
сигнализация пользователю посредством лампочек 242, 244, 246;
управление использованием и/или зарядом аккумуляторных элементов 206;
отключение и/или включение отбора пользователем мощности от аккумуляторного модуля 202 (например, используя обсуждаемые здесь механизмы).
Система 200 может также содержать базу 260 данных пользователей, в которой информация, коррелированная с пользователем или с множеством пользователей аккумуляторных модулей 202, может храниться в памяти и из которой такая информация может быть получена контроллером(-ами) 238. Информация о пользователе может содержать имя или названия, связанные со счетом за использование аккумуляторного модуля(-ей), номер счета, контактную информацию (например, адрес(-а) места жительства или бизнеса, сотовые или другие телефонные контактные номера; контактную информацию на компьютерной основе, такую как адрес(-а) электронной почты, и/или архивные данные в отношении счета, такие как история платежей, текущее состояние платежей и прочее. Приведенные ниже Приложение A и Приложение B относятся к информации о пользователе для нескольких случаев и следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления такая информация может храниться и быть получена из базы 260 данных пользователей. Такое получение и действия в отношении пользователя (например, уведомления) или в отношении аккумуляторного модуля(-ей) 202 могут осуществляться автоматически контроллерами 238 (например, согласно правилу или алгоритму) или в других вариантах осуществления могут быть реализованы входной командой, подаваемой человеком через устройство 240 ввода. Здесь в некоторых вариантах осуществления аккумуляторный модуль(-и) 202 может отключаться посредством механизма отключения, как описано здесь, так что пользователь больше не сможет отбирать мощность от аккумуляторного модуля(-ей) 202. Это может быть реакцией на состояние платежа по счету, коррелированному с пользователем. Например, когда использование аккумуляторного модуля(-ей) 202 производится на основе предварительной оплаты пользователем, коррелированным с аккумуляторным модулем(-ями) 202 (например, с предварительной оплатой времени использования аккумуляторного модуля(-ей) 202 или за общее потребление мощности (например, измеренное в киловатт-часах), отбираемой от аккумуляторного модуля(-ей)), аккумуляторный модуль(-и) может отключаться с помощью механизма отключения после завершения отбора предварительно оплаченного используемого количества. Данные и вычисления, связанные с общим использованием аккумуляторного модуля(-ей) 202 (например, за период времени и/или по общей потребленной мощности), и сравнение этих данных с данными использования мощности, которая была предварительно оплачена, могут храниться и проводиться локально электронной схемой аккумуляторного модуля(-ей) и/или такое хранение и вычисления могут осуществляться в центре 236 управления, используя контроллер(-ы) 238 и сопутствующее устройство памяти (например, твердотельное или другие механизмы запоминающего устройства для хранения данных). Соответствующие уведомления или предупреждения могут предоставляться пользователю заранее перед таким отключением, например, как указано в Приложении A и/или в Приложении B. Эти уведомления или предупреждения могут сообщаться аккумуляторным модулем(-ями) напрямую и/или через альтернативные или вторичные контакты с пользователем (например, хранящиеся в базе 260 данных пользователей). Также, в некоторых вариантах осуществления система 200 может обнаруживать текущее состояние использования аккумуляторного модуля(-ей) 202, при котором может быть небезопасно отключать аккумуляторный модуль(-и), и дистанционное отключение аккумуляторного модуля(-ей) может быть задержано, пока такое текущее состояние использования не прекратится. Например, когда аккумуляторный модуль(-и) 202 глобальной спутниковой системой навигации и определения местоположения (GPS), по показаниям акселерометра и прочему (например, когда движение указывает на использование электроэнергии автомобилем, скутером или другим транспортным средством), обнаруживается как находящийся в настоящий момент в движении, команда отключения может быть задержана до тех пор, пока аккумуляторный модуль(-и) не обнаружит, что он более не движется. Дополнительно или альтернативно, текущее состояние использования, которое может задержать дистанционное отключение, может также быть обнаружено посредством считывания внешнего соединения с аккумуляторным модулем(-ями) 202 через электронную схему аккумуляторного модуля(-ей) или как-либо иначе, например, через внешнее соединение с транспортным средством или больничным оборудованием, приводимым в действие аккумуляторным модулем(-ями). В других вариантах осуществления пользователь или пользователи аккумуляторного модуля(-ей) могут оплачивать использование аккумуляторного модуля(-ей) в режимах, отличных от предварительной оплаты, например, посредством периодической оплаты, например ежемесячно, каждые полгода или ежегодно. Точно также, как обсуждалось выше для предварительной оплаты использования аккумуляторного модуля(-ей) 202, история платежей пользователя в отношении таких периодических платежей может использоваться для принятия решения, что аккумуляторный модуль(-и) 202 должен быть отключен. Опять же, пользователю(-ям) могут быть поданы соответствующие предварительные предупреждения или уведомления и/или задержки отключения аккумуляторного модуля(-ей), связанные с безопасностью, могут быть реализованы системой 200.
Теперь, со ссылкой на фиг. 1B схематично показана примерная реализация дистанционной связи между аккумуляторным модулем(-ями) 202 и центром 236 управления описанной здесь системы 200. Согласно чертежу, связь может содержать аутентификацию компьютерной идентификации между центром 236 и модулем(-ями) 202, запрос данных от центра 236 управления, данные, передаваемые модулем(-ями) 202, подтверждение приема данных, передаваемых от центра 236 модулю(-ям) 202, и отображение данных на дисплее в центре управления. На фиг. 1B также указаны различные типы данных, которые могут участвовать в таких запросах и передаче данных. Следует понимать, что такие запросы и прием данных могут использоваться при осуществлении различных действий, указанных ниже в Приложении A и/или Приложении B.
Кроме того, дополнительные подробности признаков обнаружения, подачи команд и управления, которые могут быть введены в варианты осуществления системы 200, раскрываются ниже в Приложении A и Приложении B.
На всех вместе фиг. 1C-9 показан один из вариантов осуществления аккумуляторного модуля 20, который может использоваться в вариантах представленного изобретения. Аккумуляторный модуль 20 содержит внешний корпус 22 аккумулятора, который изготавливается, желательно, из ударопрочного полимерного материала, такого как армированный стеклом полипропилен, полимерный/углеводородный волоконный композит и т.п. Аккумуляторный модуль 20 также содержит элемент 24 армированного разделителя, который частично находится внутри корпуса 22 аккумулятора. Армированный разделитель 24, желательно, является монолитным, теплопроводящим элементом, предназначенным для множества целей, в том числе, для конструктивного укрепления корпуса 22 аккумулятора, чтобы обеспечить механическую прочность модуля 20, а также для определения полостей для размещения аккумуляторных элементов в корпусе аккумулятора, таких как литий-ионные пакетные элементы 26 аккумулятора. Армированный разделитель 24 также определяет множество теплопроводящих элементов 80, которые помещаются, по меньшей мере, частично снаружи внутреннего кожуха корпуса 22 аккумулятора, как далее обсуждается ниже. В показанном предпочтительном варианте осуществления теплопроводящие элементы 80 выходят за пределы днища 42, определяемого корпусом 22. Корпус 22 дополнительно определяет выступ 23, проходящий ниже днища 42 корпуса 22 и который сконструирован и расположен так, чтобы поддерживать вес модуля 20. Нижний выступ 23 может проходить ниже днища 42 на достаточную высоту, чтобы уменьшать или исключать любой вес, который должен поддерживаться теплопроводящими элементами 80, когда модуль 20 опирается на поверхность выступом 23. Для этих целей нижний выступ 23 может проходить ниже днища 42 на расстоянии, которое, по меньшей мере, равно и, желательно, больше, чем расстояние, на которое эти теплопроводящие элементы 80 выступают ниже днища 42. Выступ 23 может определять по меньшей мере одно отверстие и, желательно, множество отверстий 25, когда модуль 20 опирается на поверхность. Это должно позволить вентиляцию пространства под модулем 20, в котором располагаются теплопроводящие элементы 80, когда модуль 20 опирается на поверхность и поддерживается выступом 23,
Аккумуляторный модуль 20 также содержит панель управления 28 или другие средства, электрически соединяющие аккумуляторные элементы 26, чтобы обеспечить последовательное и/или параллельное соединение группы(-п) элементов, причем положительный вывод 30 и отрицательный вывод 32 соединяются с группой(-ами) аккумуляторных элементов. Кроме того, аккумуляторный модуль 20 может содержать элемент 34 ручки для переноски модуля 20, который может, как показано на чертеже, состоять из гибких полос и захвата, соединенных с корпусом 22 аккумулятора, например, путем крепления полос ручки 34 через отверстия 36, предусмотренные во фланце корпуса 22. Кроме того, внутри корпуса 22 аккумулятора между корпусом 22 и армированным разделителем 24, помещен материал 38, амортизирующий удары. Материал 38, амортизирующий удары, может обеспечиваться как единая конструкция или вещество или может обеспечиваться во множестве выбранных мест, вставляться между поверхностями армированного разделителя 24 и корпуса 22 аккумулятора и контактировать с ними. Таким образом, может быть достигнута устойчивая установка разделителя 24 внутри корпуса 22, что будет предотвращать смещение разделителя 24 внутри корпуса 22 и механически объединять разделитель 24 и корпус 22, так чтобы разделитель 24 мог служить для усиления корпуса 22 против сил воздействия или удара, прилагаемых к корпусу 22. Желательно, чтобы армированный разделитель 24 соединялся таким способом, по меньшей мере, с боковыми стенками и днищем корпуса 22 аккумулятора. Соответствующие материалы 38, амортизирующие удар, могут быть, например, полимерными пенопластовыми материалами, такими как пеноуретан PORON® (Rogers Corporation, США) и/или упругие и/или полимерные материалы (например, силиконы или другие резиновые изделия), которые могут также служить в качестве клеев для соединения армированного разделителя 24 с корпусом 22 аккумулятора.
Вернемся теперь к более подробному обсуждению различных компонент аккумуляторного модуля 20. На фиг. 4 показано частичный вид в разрезе аккумуляторного модуля 20, представленного на фиг. 1-3. Корпус 22 аккумулятора содержит нижний участок или ванну 22A и верхний участок или элемент 22B крышки. Ванна 22A определяет внутренний объем, который обычно больше, чем объем элемента 22B крышки, причем ванна 22А содержит боковые стенки 40, соединенные с днищем 42. Днище 42 определяет множество отверстий 42A (смотрите фиг. 3 и 8), таких как пазы, располагающиеся так, чтобы через них проходили выступающие теплопроводящие элементы 80, определяемые армированным элементом 24. Ванна 22A корпуса также определяет периферийный фланец 44, который может использоваться для герметизации зацепления с элементом 22В крышки корпуса аккумулятора. Периферийный фланец 44 может определять полость, такую как паз 46 (показанный в фиктивном изображении на фиг. 4; смотрите также увеличенный вид в разрезе на фиг. 4A и фиг. 8), для установки сжимаемого элемента 48 герметизации (фиктивное изображение на фиг. 4), чтобы помочь в создании герметичной среды, желательно, герметичной или другой влагонепроницаемой среды, внутри собранного корпуса 22 аккумулятора. Элемент 22В крышки корпуса аккумулятора определяет боковые стенки 50 и верхнюю стенку 52. Верхняя стенка 52 определяет множество отверстий, в то числе, первое отверстие 54 для установки экрана 64 дисплея для отображения информации, например, о состоянии одного или более параметров аккумуляторного модуля 20. Верхняя стенка 52 также определяет отверстия 56 и 58 для установки и обеспечения доступа к положительному 30 и отрицательному 32 выводам аккумуляторного модуля 20. Элемент 22B крышки в некоторых вариантах осуществления может также определять крышки 56A и 58A для выводов, которые располагаются обратным образом по отношению к крышке или к покрывающим отверстиям 56 и 58, соответственно, чтобы позволить отдельно защищать выводы 30 и 32 от условий окружающей среды, таких как загрязнения, влажность и прочее. Крышки 56A и 58A могут, например, быть крышками, которые запираются элементом 22B крышки с помощью литого, подвижного замка. Элемент 22B крышки также определяет периферийный фланец 60, расположенный так, чтобы соединяться с периферийным фланцем 44 ванны 22A. Периферийный фланец 60 может определять полость 62, такую как паз (показанный на фиктивном виде на фиг. 4; смотрите также увеличенный участок в разрезе на фиг. 4A и фиг. 9), для выравнивания с пазом 46 фланца 44 ванны 22A для установки и сжатия герметизирующего элемента 48 внутри уплотняющей полости, определяемой объединенными полостями 46 и 62. В сборке корпуса 22 аккумулятора ванна 22A и элемент 22B крышки могут скрепляться друг с другом любым соответствующим способом, в том числе, например, используя ультразвуковую сварку между фланцами 44 и 60, соответственно, используя клеящие или связующие вещества, используя соответствующие соединители, такие как болты и гайки, или любые другие соответствующие средства.
Внутри корпуса 22 аккумулятора в собранном состоянии панель 28 электронного управления электрически соединяет пакетные элементы 26, например, в последовательно и/или параллельно соединенные группы. Это электрическое соединение может делаться любым известным способом, в том числе, например, ультразвуковой сваркой положительных и отрицательных электродов пакетных элементов 26 к выводам панели управления, где панель управления содержит необходимые проводящие материалы, чтобы организовать последовательное и/или параллельное соединение пакетных элементов 26. В дополнение к обеспечению связанности ячеек, панель 28 управления может содержать электрическую схему, программное обеспечение и/или другие компоненты узлы для считывания и/или связи, сотовой или глобальной спутниковой навигационной сигнализации для целей модуля 20 определения местоположения или слежения и/или для передачи данных, в том числе, при некоторых вариантах осуществления двусторонней передачи данных. Некоторые или все считанные состояния элемента или информация, связанные со связью, сигнализацией или передачей данных, могут отображаться на дисплее 64, связанном с панелью 28 управления. Дисплей 64 может, например, быть жидкокристаллическим дисплеем (liquid crystal display, LCD). Такой дисплей 64 может, например, отображать состояние заряда и/или исправность аккумуляторного модуля или отдельного аккумуляторного элемента или групп аккумуляторных элементов внутри аккумуляторного модуля 24, и может например, отображать общие индикаторы исправности заряда, такие как выбранный цвет, например, красный, желтый, или зеленый, чтобы обозначить состояние заряда или исправность аккумуляторного модуля 20. Введение электронной схемы для связи и передачи данных может обеспечить формирование модулем 20 или другими модулями, соответствующими изобретению, электромагнитных сигналов для дистанционного сообщения и/или сбора данных в отношении считанных состояний и/или местоположения аккумуляторного модуля 20 и потенциально также для приема сигналов управления операциями модуля 20 из удаленных мест и может, например, использовать для этих целей сети сотовой и/или спутниковой связи. Эти электронные схемы в некоторых вариантах осуществления содержатся в панели управления (например, панели 28 управления).
Панель 28 управления также электрически соединяется с положительным электрическим выводом 30 и отрицательным электрическим выводом 32, которые, как следует понимать, в конечном счете, соединяются с пакетным элементом или элементами 26 и которые обеспечивают электрический доступ для потребления электрического потенциала, хранящегося аккумуляторным модулем 20. Выводы 30 и 32 могут обеспечивать соединители штыревого или гнездного типа для соединения с кабелями или другими проводящими элементами, причем в некоторых предпочтительных вариантах осуществления обеспечиваются гнездные соединители. Следует понимать, что поскольку они располагаются под панелью 28 управления, выводы 30 и 32 будут расположены так, чтобы их места расположения соответствовали отверстиям 56 и 58 в элементе 22B крышки, соответственно, и что дисплей 64 будет расположен так, чтобы его место расположения соответствовало отверстию 54 в элементе 22B крышки. Следует также понимать, что эти компоненты 66, 68 и 64 могут устанавливаться с герметизацией в отверстия или через отверстия 56, 58 и 54, потенциально, с использованием прокладок или уплотнителей и т.п., чтобы облегчить герметизацию среды внутри корпуса 22.
На фиг. 5-7 показаны виды спереди, сверху и снизу, соответственно, для многоцелевого армированного разделителя 24. Разделитель 24 содержит множество элементов 70 стенки, которые в изображенном варианте осуществления располагаются, в целом, параллельно относительно друг друга. Элементы 70 стенки соединяются посредством набора поперечных элементов 72 стенки, которые удерживают элементы 70 стенки в положениях, пространственно разделенных друг от друга. Поперечные стенки 72 в некоторых вариантах осуществления могут быть более толстыми, чем разделительные элементы 70 стенки. В изображенном варианте осуществления армированный разделитель 24, таким образом, определяют множество полостей 74 в форме пазов, которые определяются между боковыми стенками 76 соседних элементов 70 стенки. Нижняя стенка 78 пазов 74 определяется верхней поверхностью поперечных элементов 72 стенки. Армированный разделитель 24 также определяет множество элементов 80 теплопередачи, которые соединяются с поперечными элементами 72 стенки. В изображенном варианте осуществления элементы 80 теплопередачи обычно формируют непрерывные участки элементов 70 стенки, возникающие на противоположной стороне поперечных стенок 72. Другие расположения, конечно, являются возможными в рамках объема защиты изобретения. Элементы 80 передачи содержат боковые стенки 82 и поверхность 84 днища, которые в изображенном варианте осуществления должны быть обращены к внешней стороне внутреннего кожуха, определяемой корпусом 22 аккумулятора (смотрите, например, фиг. 1, нижняя часть). Как показано, в частности, на фиг. 7, элементы 80 теплопередачи выполнены двумя рядами. Такое расположение может обеспечиваться посредством модификации штампованного элемента (например, штампованного алюминия или другого металла), штампованного в замкнутой форме, имеющей профиль, показанный на фиг. 5. Эта модификация может содержать удаление секций самых нижних участков стенки, из которой формируются элементы теплопередачи (смотрите пунктирные прямоугольники на фиг. 7, представляющие области, в которых штампованные секции стенки были удалены), например, посредством механической обработки, чтобы в результате получить ряды элементов 80, показанные на чертеже. При изготовлении армированного разделителя 24 может быть применена соответствующая окончательная отделка механически обработанного или иначе модифицированного штампованного элемента, например, используя полировку или другие сглаживающие операции.
Армированный разделитель 24 в показанном предпочтительном варианте осуществления также содержит интегрированные внешние армированные поддерживающие конструкции 86 и 88. Каждая из армированных поддерживающих конструкций 86 и 88 содержит множество вытянутых стенок 90, 92, 94, проходящих в первом направлении, и множестве поперечных поддерживающих стенок 96, проходящих во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, и соединяющих продольные поддерживающие стенки 90, 92, 94. Армированные поддерживающие конструкции 86 и 88 могут, таким образом, определять множество закрытых ячеек 98. Наиболее удаленные стенки 94 поддерживающих конструкций 86 и 88 могут проходить непараллельно стенкам 90 и 92 и стенкам 70 и в предпочтительных вариантах осуществления каждая из них наклонена под углом к их положению, когда разделитель 24 помещается в корпус 22 аккумулятора, по существу, в плоскости, параллельной смежным боковым стенкам корпуса 22 аккумулятора, что будет усиливать стенки 94. Поддерживающие конструкции 86 и 88 могут обеспечивать повышенную механическую прочность и увеличивать сопротивление армированного разделителя 24, чтобы защитить его от повреждения силами, воздействующими в направлении наружных поверхностей поддерживающих конструкций 86 и 88.
На фиг. 8 и 9 представлены внутренние области ванны 22А корпуса аккумулятора и элемент 22В крышки корпуса аккумулятора, соответственно. На фиг. 8 хорошо видно множество отверстий 42A в днище. Как показано на чертеже, отверстия 42A обеспечиваются в виде двух наборов, проходящих вдоль длины ванны 22A, разделенных областью 100 центральной стенки, которая охватывает пространство между первым боковым участком 102 торцевой стенки и вторым боковым участком 104 торцевой стенки. Как видно на чертеже, ряды одинаковых по размеру отверстий в пазах изображенных вариантов осуществления проходят по обе стороны от участка 100 центральной стенки. Предпочтительно, чтобы днище ванны 22A, как показано, содержало по меньшей мере одно внутреннее ребро или участок 100 стенки, охватывающий область между наборами или группами отверстий, чтобы обеспечить днищу ванны 22А конструктивную прочность. Как следует понимать, элементы 80 теплопередачи армированного разделителя 24 сконструированы и располагаются так, чтобы соответствовать расположению отверстий 42А в днище 42 ванны 22A, и проходить через отверстия 42A. Слой шариков материала, амортизирующего удары, (38, смотрите предыдущие чертежи) может обеспечиваться на внутренней поверхности днища 42 ванны 22A, чтобы контактировать с нижними поверхностями поперечных стенок 72 и 96 армированного разделителя 24 при сборе в ванне 22A. Этот материал, амортизирующий удары, может, в качестве варианта, также быть достаточным, чтобы создать герметичную периферийную область вокруг отверстий 42A всех вместе, групп или индивидуально. Это может обеспечить герметизацию снизу внутренней области корпуса 22, расположенной сверху и в которой находятся аккумуляторные элементы 26 и, потенциально, электронные компоненты панели 28 управления, так что газы или другие потенциальные загрязняющие вещества, проходящие в отверстия 42A, не проходят в такую внутреннюю область. Альтернативно, могут использоваться и другие средства или механизмы герметизации.
Также на фиг. 8 показано множество разрезных фиксаторов 102 для закрепления участков 70A боковых краев (смотрите фиг. 6) стенок 70 армированного разделителя 24. Каждый из разрезных фиксаторов 102 определяет паз, имеющий заднюю стенку 104, которая наклонена относительно внутренней поверхности 40A соседних боковых стенок 40, причем задняя стенка 104 предпочтительно проходит перпендикулярно днищу 42 и, таким образом, располагается, по существу, в вертикальной плоскости, когда нижняя стенка 42 располагается, по существу, в горизонтальной плоскости. Дополнительно, задние стенки 104 фиксаторов 102, выровненные друг с другом на противоположных сторонах ванны 22A (например, фиксаторы 102A и 102B, как обозначено на фиг. 8), предпочтительно располагаются на расстоянии от друг друга, так что боковые краевые участки стенок 70 фиксатора 24 захватываются в соответствующих пазах фиксаторов, потенциально, за счет трения сцепляющих таких боковых краевые участки со стенками 104 и/или со стенками 106 и/или с материалом, амортизирующим удары, (например, адгезивным и/или пенистым материалом, как здесь описано), помещенным внутри пазов фиксаторов 102. Это дополнительно облегчает механическое соединение армированного разделителя 24 и корпуса 22 аккумулятора. В предпочтительном модуле 20 аккумулятора задние стенки 106 паза и боковые края стенок 70 армированного разделителя проходят, по существу, вертикально, когда модуль 20 помещается с нижней поверхностью выступа 23 днища, располагающейся над горизонтальной поверхностью.
Обращаясь теперь, частности, к фиг. 9, на внутренней поверхности элемента 22B крышки располагается множество армированных стоек или ребер, повышающих конструктивную целостность и прочность элемента 22B крышки. В показанном на чертеже элементе 22B крышки первичные, более толстые ребра 110 делят участки элемента 22B крышки на обычно четырехсторонние сегменты и соединяются между собой вторичными, более тонкими ребрами 112, определяющими множество треугольных кожухов. Ребра, например, 110 и 112, могут отливаться целиком с элементом 228 крышки и могут, например, иметь высоту приблизительно 1-3 мм, поскольку они проходят внутрь от внутренней поверхности внешней стены элемента 22В крышки корпуса. Соответствующие или подобные конструкции ребер жесткости также желательно обеспечивать на внутренней поверхности ванны 22А корпуса аккумулятора.
При работе аккумуляторный модуль 20 обеспечивает аккумуляторным элементам хорошо защищенное состояние с терморегулированием. Тепловая энергия (тепло), выделяющаяся во время работы аккумуляторных элементов 26, может передаваться стенкам 70 армированного разделителя и оттуда к элементам 80 теплопередачи, выступающим наружу из герметичной среды корпуса 22, в котором расположены элементы 26. Точно также, тепло от окружающей среды аккумулятора может передаваться аккумуляторным элементам 26, когда ячейки 26 являются более холодными, чем внешняя среда, что может происходить во время заряда или нерабочего состояния элементов 26. В некоторых вариантах осуществления теплопроводящий материал, например, теплопроводящий адгезивный материал, может быть помещен между наружными поверхностями элементов 26 и стенками 70 и потенциально контактировать и/или слипаться с ними. Обеспечиваемое терморегулирование может помочь в оптимизации рабочих характеристик элементов 26. В показанном варианте осуществления терморегулирование элементов 26 является пассивным терморегулированием, при котором никакие активные нагревающие или охлаждающие жидкости не циркулируют через или по теплопроводящему армированному разделителю 24. Следует понимать, что активное нагревание или охлаждение могут применяться к армированному разделителю 24 и в других вариантах осуществления разделитель 24, например, его стенки 70, может по желанию быть модифицирован с помощью углублений, просветов или полостей, чтобы нагревающая/охлаждающая жидкость могла циркулировать в таких других вариантах осуществления. Пассивное терморегулирование является предпочтительным, поскольку оно упрощает конструкцию и эксплуатацию аккумуляторного модуля 22.
Также следует понимать, что хотя описанный выше аккумуляторный модуль 20 был показан и описан в сочетании с призматическими литий-ионными пакетными элементами 26, также могут использоваться и другие аккумуляторные элементы, в том числе, цилиндрические литий-ионные аккумуляторные элементы (в которых армированный разделитель 24 корпуса может модифицироваться, чтобы создавать цилиндрические полости для установки ячеек), а также аккумуляторные элементы, использующие другую химию аккумуляторов. Дополнительно, следует понимать, что в вариантах осуществления изобретения конструкции и химия литий-ионных элементов известны и доступны для использования, в том числе, известны конструкции с жидким электролитом и твердым электролитом (например, полимером).
Кроме того, обеспечиваются дополнительные варианты осуществления изобретения, в которых армированный разделитель, потенциально монолитный и теплопроводящий, как описано здесь, расположен полностью внутри герметичного внутреннего объема корпуса аккумулятора и, таким образом, обеспечивает отсутствие специально реализуемых теплопередающих элементов. Такие армированные разделители могут, тем не менее, облегчать создание жесткого, механически прочного аккумулятора, модульных конструкций, в частности, в которых армированный разделитель конструктивно усиливает корпус аккумулятора с помощью вложенного между ними материала, амортизирующего удары. Кроме того, дополнительно, обеспечиваются варианты осуществления, в которых аккумуляторный модуль имеет конструкцию, показанную для модуля 20, с реализованными элементами 80 теплопередачи, предпочтительно, проходящими ниже днища 42 корпуса аккумулятора и, еще более предпочтительно, защищенными нижним выступом 23, но в котором армированный разделитель является не монолитным, а скорее может быть изготовлен из многочисленных фрагментов, соединенных между собой винтами, болтами или другими соединительными элементами. Модуль 20 и его модифицированные версии с реализованными теплопроводящими элементами, выступающими только из днища, обеспечивают эффективное терморегулирование, минимизируя доступность элементов 80 теплопередачи для потенциально вредного контакта с пользователями модуля или повреждения из-за контакта с другими конструкциями.
В частности, предпочтительные модули аккумулятора, соответствующие изобретению, будут демонстрировать высокие плотности энергии (отношение мощности к весу) с плотностью энергии по меньшей мере 50 Ватт-час на килограмм (Вт-час/кг) и обычно в диапазоне от 70 Вт-час/кг до 200 Вт-час/кг, которые рассматриваются здесь в некоторых вариантах осуществления. В предпочтительных способах модуль аккумулятора будет демонстрировать хорошую портативность, вес менее приблизительно 12 килограммов, обычно в диапазоне от приблизительно 10 кг до приблизительно 12 кг. Также, предпочтительные требуемые емкости аккумуляторного модуля составят, по меньшей мере, 1 киловатт-час (кВт-ч), обычно в диапазоне приблизительно от 1,5 кВт-ч до приблизительно 2,5 кВт-ч. Диапазон рабочих напряжений при тех емкостях, которые могут быть реализованы, содержит, например, по меньшей мере, приблизительно 36 вольт постоянного тока (DC) и обычно приблизительно от 48 В постоянного тока до приблизительно 60 Вольт постоянного тока.
Использование неопределенных и определенных артиклей и подобных ссылок в контексте описания изобретения (особенно в контексте последующей формулы изобретения) должно рассматриваться как охватывающее единственное и множественное число, если здесь не указано иное или если этому явно не противоречит контекст. Перечисление здесь диапазонов значений предназначено просто служить в качестве краткого способа ссылки индивидуально на каждое отдельное значение, попадающее в рамки диапазона, если здесь не указано что-либо другое, и каждое отдельное значение содержится в описании, как если бы оно было здесь индивидуально указано. Все способы, описанные здесь, могут выполняться в любом соответствующем порядке, если здесь не указано иное или как-либо иначе не противоречит контексту. Использование любого и всех примеров или примерных выражений (например, "такой как"), обеспечиваемых здесь, предназначено просто для того, чтобы лучше представить изобретение, и не налагает никаких ограничений на объем изобретения, если не заявляется иное. Никакое выражение в описании не должно рассматриваться как указание какого-либо незаявленного элемента как существенного для практической реализации изобретения.
Хотя изобретение было представлено и описано подробно на чертежах и в предшествующем описании, они должны считаться иллюстративными и не ограничивающими характер изобретения, причем следует понимать, что был представлен и описан только предпочтительный вариант осуществления и предпочтительно, чтобы все изменения и модификации, попадающие в рамки сущности изобретения, были защищены. Кроме того, все приведенные здесь ссылки являются показывающими уровень техники и, тем самым, включаются сюда во всей их полноте.
ПРИЛОЖЕНИЕ A
Процессы учета информации пользователя
Обслуживание пользователя и составление счетов
BTM (Аккумуляторный модуль)
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ ПОДАЧИ ПИТАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ | 2015 |
|
RU2679408C2 |
| Система обогрева аккумуляторной батареи для электромобилей и аккумуляторная батарея электромобиля | 2020 |
|
RU2794730C1 |
| ИНФУЗИОННЫЕ НАСОСЫ | 2011 |
|
RU2579620C2 |
| СНИЖЕНИЕ НАГРУЗКИ В ВЫКЛЮЧЕННОМ СОСТОЯНИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ПОМОЩЬЮ ВНЕШНЕГО ДАТЧИКА | 2016 |
|
RU2704772C2 |
| УЗЕЛ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ АККУМУЛЯТОРОВ В АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЕ | 2005 |
|
RU2331956C1 |
| МОДУЛЬ ЦЕПИ ЗАЩИТЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕНЕРИРОВАНИЯ АЭРОЗОЛЯ, СОДЕРЖАЩЕЕ ЕГО | 2021 |
|
RU2794255C1 |
| Аккумуляторная батарея для электромобилей со встроенным электрообогревателем | 2020 |
|
RU2791769C1 |
| ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ СО СХЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ ПИТАНИЕМ | 2011 |
|
RU2586310C2 |
| АККУМУЛЯТОРНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ДЛЯ ПРИВОДНОГО ИНСТРУМЕНТА И ПРИВОДНОЙ ИНСТРУМЕНТ | 2009 |
|
RU2477550C2 |
| СИСТЕМА И СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ МЕЖДУ СЕТЬЮ И ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ | 2007 |
|
RU2451380C2 |
Изобретение относится к аккумуляторным модулям c дистанционным управлением и системе для регулирования и управления одним или более аккумуляторными модулями. Повышение качества дистанционного контроля за аккумуляторным модулем является техническим результатом изобретения, который обеспечивается за счет использования электронной схемы, помещенной в корпус аккумулятора и выполненной с возможностью включения электромагнитной сигнализации в направлении аккумуляторного модуля и от него, при этом электронная схема выполнена с возможностью формирования значения, представляющего совокупную мощность, отбираемую от аккумуляторных элементов в течение промежутка времени, и передачи указанного значения в удаленное место посредством упомянутой электромагнитной сигнализации от аккумуляторного модуля, и снабжена механизмом отключения. Механизм отключения разрывает электрические цепи между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом и выполнен с возможностью защиты по меньшей мере положительного электрического вывода или отрицательного электрического вывода от электрического контакта с внешними устройствами. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Аккумуляторный модуль для дистанционного командного управления, содержащий:
корпус аккумулятора;
множество аккумуляторных элементов, помещенных в корпус аккумулятора, отрицательный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, положительный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, причем аккумуляторные элементы обеспечивают потенциал напряжения между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом;
электронную схему, помещенную в корпус аккумулятора и выполненную с возможностью включения электромагнитной сигнализации в направлении аккумуляторного модуля и от него,
при этом электронная схема выполнена с возможностью формирования значения, представляющего совокупную мощность, отбираемую от аккумуляторных элементов в течение промежутка времени, и передачи указанного значения в удаленное место посредством упомянутой электромагнитной сигнализации от аккумуляторного модуля; и
механизм отключения, чувствительный к электромагнитной сигнализации в направлении аккумуляторного модуля и выполненный с возможностью отключения использования упомянутого потенциала напряжения.
2. Аккумуляторный модуль по п. 1, в котором механизм отключения прерывает неразрывность электроцепи между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом.
3. Аккумуляторный модуль по п. 1, в котором механизм отключения выполнен с возможностью защиты по меньшей мере положительного электрического вывода или отрицательного электрического вывода от внешнего электрического контакта.
4. Аккумуляторный модуль для дистанционного командного управления, содержащий:
корпус аккумулятора;
множество аккумуляторных элементов, помещенных в корпус аккумулятора, отрицательный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, и положительный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами;
электронную схему, помещенную в корпус аккумулятора и выполненную с возможностью включения электромагнитной сигнализации в направлении аккумуляторного модуля и от него;
при этом электронная схема выполнена с возможностью формирования значения, представляющего совокупную мощность, отбираемую от аккумуляторных элементов в течение промежутка времени, и передачи указанного значения в удаленное место посредством упомянутой электромагнитной сигнализации от аккумуляторного модуля.
5. Аккумуляторный модуль по п. 4, дополнительно содержащий:
механизм отключения, чувствительный к электромагнитной сигнализации в направлении аккумуляторного модуля и выполненный с возможностью отключения использования потенциала напряжения между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом.
6. Аккумуляторный модуль по любому из пп. 1-5, дополнительно содержащий:
множество визуальных индикаторов, смонтированных на корпусе аккумулятора, чтобы сигнализировать пользователю о состоянии аккумуляторного модуля.
7. Аккумуляторный модуль по п. 6, в котором визуальные индикаторы являются лампочками.
8. Система для регулирования и управления одним или более аккумуляторными модулями, содержащая:
один или более аккумуляторных модулей, содержащих корпус аккумулятора, множество аккумуляторных элементов, помещенных в корпус аккумулятора, отрицательный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, положительный электрический вывод, электрически связанный с аккумуляторными элементами, и электронную схему, помещенную в корпус аккумулятора и выполненную с возможностью включения электромагнитной сигнализации в направлении аккумуляторного модуля и от него;
контроллер, удаленный от одного или более аккумуляторных элементов и связанный с ними и выполненный с возможностью приема электромагнитной сигнализации от аккумуляторного модуля и передачи электромагнитной сигнализации аккумуляторному модулю;
при этом электронная схема каждого из аккумуляторных модулей выполнена с возможностью формирования значения, представляющего совокупную мощность, отбираемую от аккумуляторных элементов в течение некоторого промежутка времени, и передачи значения упомянутому контроллеру от аккумуляторного модуля с помощью упомянутой электромагнитной сигнализации.
9. Система по п. 8, в которой электромагнитная сигнализация от аккумуляторного модуля представляет одно из следующего, любое их сочетание или сочетание всех их:
a. значение напряжения, например, аккумуляторного модуля, аккумуляторного элемента аккумуляторного модуля и/или последовательно соединенных аккумуляторных элементов аккумуляторного модуля;
b. значение температуры, например, аккумуляторного модуля, аккумуляторного элемента аккумуляторного модуля и/или последовательно соединенных аккумуляторных элементов аккумуляторного модуля;
c. значение емкости, представляющее количество энергии, которое может быть отобрано от аккумуляторного модуля при определенном наборе условий (обычно задаваемое в ампер-часах);
d. одно или более значений ориентации, представляющих одну или более ориентаций аккумуляторного модуля, например, относительно силы тяжести (например, значения тангажа, рыскания и/или крена по x, y, z);
e. тепловое значение;
f. состояние неправильного использования аккумуляторного модуля, например, сигнализация о повреждении корпуса аккумулятора, и/или о незаконном использовании с помощью электроники, и/или об ускорении аккумуляторного модуля, например, свыше заданного порога;
g. значение электрического тока, например, представляющее ток, отбираемый от аккумуляторного модуля, последовательности аккумуляторных элементов аккумуляторного модуля и/или от аккумуляторного элемента аккумуляторного модуля;
h. значение использования энергии, например, представляющее величину совокупной энергии, отбираемой от аккумуляторного модуля за указанный период времени (например, выраженное в киловатт-часах (кВт-ч));
i. состояние незаконного использования аккумуляторного модуля, обнаруженное, например, по физическому прорыву или повреждению защитной конструкции, такой как замок на аккумуляторном модуле, и/или связанное с характером использования аккумуляторного модуля, которое отличается от имевшего место ранее или от ожидаемого характера использования аккумуляторного модуля, и/или обнаруженное по значению местоположения аккумуляторного модуля, которое отличается от имевшего место ранее или от ожидаемого значения местоположения;
j. значение местоположения, представляющее местоположение аккумуляторного модуля, например, обнаруженное с использованием глобальной спутниковой системы навигации и определения местоположения (global positioning satellite, GPS);
k. значение или архив тревог, представляющие, например, запись тревог или отказов, имевших место для аккумуляторного модуля;
1. значение соединения/разъединения, например, представляющее обнаружение того, соединен ли аккумуляторный модуль последовательно или параллельно с одним или более другими аккумуляторными модулями;
m. состояние использования на транспорте, представляющее индикацию, что аккумуляторный модуль используется и/или использовался для приведения в действие автомобиля или другого транспортного средства, что обнаруживается, например, по характеру ускорений аккумуляторного модуля, и/или по скорости аккумуляторного модуля, и/или по изменению местоположения(-ий) аккумуляторного модуля во времени;
n. стационарное состояние использования, обеспечивающее индикацию, что аккумуляторный модуль используется и/или использовался в стационарном положении, которое обнаруживается, например, по отсутствию ускорений аккумуляторного модуля в течение некоторого промежутка времени и/или по отсутствию изменения местоположения аккумулятора во времени;
o. состояние замены и/или утилизации, обнаруживаемое, например, по возрасту аккумуляторного модуля и/или по рабочему состоянию аккумуляторного модуля.
10. Система по п. 8 или 9, в которой электромагнитная сигнализация в направлении аккумуляторного модуля представляет одно из следующего, любое их сочетание или сочетание всех их:
сигнализация пользователю посредством дисплея;
сигнализация пользователю посредством одной или более лампочек;
регулирование использования и/или заряда аккумуляторных элементов;
выключение и/или включение отбора мощности от аккумуляторного модуля.
11. Система по любому из пп. 8-10, содержащая множество упомянутых аккумуляторных модулей, при этом:
каждый из аккумуляторных модулей содержит механизм отключения, чувствительный к электромагнитной сигнализации в направлении аккумуляторного модуля и выполненный с возможностью отключения использования потенциала напряжения между положительным электрическим выводом и отрицательным электрическим выводом.
| US 2014045024 A1, 13.02.2014 | |||
| KR 20140091362 A, 21.07.2014 | |||
| CN 105637377 A, 01.06.2016 | |||
| US 6356050 B1, 12.03.2002 | |||
| CN 203644851 U, 11.06.2014 | |||
| US 2016093456 A1, 31.03.2016 | |||
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПАССИВАЦИИ БАТАРЕИ В МОДУЛЕ СЧИТЫВАНИЯ ПОКАЗАНИЙ ИЗМЕРИТЕЛЯ | 2012 |
|
RU2594354C2 |
